(57)【要約】【課題】不可逆容量の程度が大きい活物質のエネルギー密度を有効に引き出すためのリチウム二次電池用負極およびリチウム二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】集電体上にケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物からなる群より選ばれた少なくともいずれかを含む第１活物質層を設ける第１工程と、第１活物質層の上に真空プロセスでリチウムを付与する第２工程と、リチウムを付与された第１活物質層の上に、第２活物質層を設ける第３工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体上にケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物からなる群より選ばれた少なくともいずれかを含む第１活物質層を設ける第１工程と、
前記第１活物質層の上に真空プロセスでリチウムを付与する第２工程と、
前記リチウムを付与された前記第１活物質層の上に、ケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物からなる群より選ばれた少なくともいずれかを含む第２活物質層を設ける第３工程と、
を含むリチウム二次電池用負極の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程で付与するリチウムの量に相当する第１電気量は、前記第１活物質層の有する第１不可逆容量と前記第２活物質層の有する第２不可逆容量との総和に対して、８０％以上１００％以下であること、
を特徴とする請求項１記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程に続いて、さらにリチウムを付与する第４工程を有すること、
を特徴とする請求項１記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。
【請求項４】
前記第２工程で付与するリチウムの量に相当する第１電気量と前記第４工程で付与するリチウムの量に相当する第２電気量との総和は、前記第１活物質層の有する第１不可逆容量と前記第２活物質層の有する第２不可逆容量との総和に対して、８０％以上、１００％以下であること、
を特徴とする請求項３記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。
【請求項５】
リチウムイオンを吸蔵および放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、リチウムイオン伝導性を有する電解質と、を含むリチウム二次電池の製造方法であって、
前記負極の集電体上にケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物からなる群より選ばれた少なくともいずれかを含む第１活物質層を設ける第１工程と、
前記第１活物質層の上に真空プロセスでリチウムを付与する第２工程と、
前記リチウムを付与された前記第１活物質層の上に、ケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物からなる群より選ばれた少なくともいずれかを含む第２活物質層を設ける第３工程と、
を含むリチウム二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記第２工程で付与するリチウムの量に相当する第１電気量は、前記第１活物質層の有する第１不可逆容量と前記第２活物質層の有する第２不可逆容量との総和に対して、８０％以上１００％以下であること、
を特徴とする請求項５記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項７】
前記第３工程に続いて、さらにリチウムを付与する第４工程を有すること、
を特徴とする請求項５記載のリチウム二次電池の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程で付与するリチウムの量に相当する第１電気量と前記第４工程で付与するリチウムの量に相当する第２電気量との総和は、前記第１活物質層の有する第１不可逆容量と前記第２活物質層の有する第２不可逆容量との総和に対して、８０％以上、１００％以下であること、
を特徴とする請求項７記載のリチウム二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム二次電池用負極およびリチウム二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非水電解質二次電池の高容量化のため、ケイ素（Ｓｉ）やスズ（Ｓｎ）などの元素を含む負極材料が注目されている。例えば、Ｓｉの理論放電容量は約４１９９ｍＡｈ／ｇであり、黒鉛の理論放電容量の約１１倍である。
【０００３】
しかしながら、これらの負極材料はサイクル特性に問題があることが知られている。そのためこれらの負極材料に代えて、ＳｉやＳｎの酸化物、窒化物あるいは酸窒化物等を用いることで、サイクル特性の改善が試みられている。
【０００４】
しかしＳｉやＳｎ、あるいはこれらの酸化物および窒化物は不可逆容量が大きいという課題を有している。つまり初回充電時に正極から放出されたリチウムイオンの一部が負極に吸蔵されたままになる割合が大きいため、これらの負極材料の理論容量と比較して電池容量が小さくなる。この不可逆容量を回避するため、予め不可逆容量相当のリチウムを負極に吸蔵させ、しかる後に電池を組み立てて充放電を始めるという手法が開示されている（例えば、特許文献１から４参照）。これらの手法を用いることで、初回充電時に正極から放出されたリチウムイオンが高い割合で負極から回収できるようになり、電池容量が増加する。
【０００５】
特許文献１には、Ｓｉ、Ｓｎ、およびＳｉ−Ｔｉ系合金からなる群より選択される少なくとも１種を含む負極活物質を含む負極合剤層を備え、前記負極合剤層の表面を覆うように金属リチウム層を、蒸着またはスパッタにより形成することが開示されている。
【０００６】
特許文献２には、集電体上に形成した酸化ケイ素の薄膜の上に酸化リチウムの層を形成し、さらに金属リチウムの層を形成して、リチウムを酸化ケイ素に補填する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、集電体上に炭素を主成分とする第１の層を設けた後、ケイ素などからなる第２の層を形成するときにケイ素とリチウムを同時蒸着する方法が開示されている。
【０００８】
特許文献４には、軽金属を吸蔵および離脱することが可能な負極合剤層を形成する工程と、負極合剤層に乾式成膜法により軽金属層を成膜する工程と、を含む負極の製造法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−０６３８０５号公報
【特許文献２】特開２００３−１６２９９７号公報
【特許文献３】特開２００２−３５８９５４号公報
【特許文献４】特開２００５−０３８７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電池の高容量化のためには、不可逆容量をできるだけ小さくすることが望ましい。そのためには不可逆容量とほぼ同じ電気量を持つリチウムを付与する事が必要になる。一般的に集電体上に形成された負極活物質層には、負極活物質層形成時のプロセス揺らぎに起因する重量ばらつきが電極面内に存在する。またリチウムを電極表面に付与する場合においても、例えばリチウム付与の方法として蒸着法等を用いた場合、リチウム付与源の状態（例えば蒸発面積、温度、蒸気飛翔経路等）を完璧に制御し、これらに起因する経時的なムラを抑制することは至難であることなどの理由により重量ばらつきが電極面内に存在する。このため不可逆容量とほぼ同じ電気量を持つリチウムを付与する場合には、局部的にリチウムの過剰付与が発生する。
【００１０】
過剰付与されたリチウムは活物質層とは反応せずに析出する。このような極板を用いて電池を構成すると、リチウムが析出した部分に電界が集中するため、充放電の繰り返しとともにリチウム析出が進行する。その結果、セパレータあるいは電解質層で隔離された正極負極間が短絡することで不良を発生してしまう。
【００１１】
また、特許文献４に記載があるように、活物質層に付与されたリチウムが、活物質層に吸蔵されるまでには、ある程度の時間を要する。従って、長尺の集電体上に形成された負極活物質層にリチウムを付与する場合（連続生産）には、付与されたリチウムが吸蔵されるまでは、フープ状に巻き取ることが出来ない。リチウムの付与量にも依るが、必要な時間が長ければ、その分生産設備も大きくする必要があるなど、生産効率が低下してしまう、という課題を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、リチウム付与により不可逆容量をできるだけ軽減するとともに、局部的な過剰リチウムの付与による電池の短絡等の不具合を防止することが容易なリチウム二次電池用負極（以下、負極ともいう）の製造方法およびリチウム二次電池（以下、電池ともいう）の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の負極の製造方法は、
集電体上にケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物からなる群より選ばれた少なくともいずれかを含む第１活物質層を設ける第１工程と、
第１活物質層の上に真空プロセスでリチウムを付与する第２工程と、
リチウムを付与された第１活物質層の上に、ケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物からなる群（以下、活物質群ともいう）より選ばれた少なくともいずれかを含む第２活物質層を設ける第３工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
この製造方法により、リチウム付与により不可逆容量をできるだけ軽減するとともに、局部的な過剰リチウムの付与を防止することが可能な負極の製造が容易となる。
【００１５】
また、本発明の電池の製造方法は、
リチウムイオンを吸蔵および放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、リチウムイオン伝導性を有する電解質と、を含む電池の製造方法であって、
負極の集電体上に活物質群より選ばれた少なくともいずれかを含む第１活物質層を設ける第１工程と、
第１活物質層の上に真空プロセスでリチウムを付与する第２工程と、
リチウムを付与された前記第１活物質層の上に、活物質群より選ばれた少なくともいずれかを含む第２活物質層を設ける第３工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
この製造方法により、リチウム付与により不可逆容量をできるだけ軽減するとともに、局部的な過剰リチウムの付与を防止することが可能な電池の製造が容易となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の負極の製造方法および電池の製造方法によれば、不可逆容量を軽減するとともに、局部的な過剰リチウムの付与を防止することで、電池性能、特にサイクル特性を向上することができる負極および電池が容易に製造することが出来る。これにより理論的にはリチウムイオンを多く吸収あるいは放出できるが不可逆容量の大きな、例えば活物質群より選ばれた少なくとも１つを含む活物質材料を活用することが可能となる。また、長尺の集電体上に形成された負極活物質層を移動させながら、リチウムを連続的に付与する連続生産も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における負極の製造方法の一例を示す模式図である。図１において、真空槽２の内部は排気ポンプ１で排気されている。真空層２中で巻き出しロール３から巻き出された長尺の電池電極４は、搬送ローラ５および円筒状の第一キャン６および第二キャン７の周面に沿って走行し、巻き取りロール８に巻き取られる。電池電極４は、集電体上に活物質群から選ばれた少なくともいずれかを含む第１活物質層（図示せず）が予め形成されている（第１工程）。第１活物質層は、集電体の第一キャン６と接する面と対向する面に形成されていればよいが、集電体の第一キャン６と接する面に形成されていてもよい。
【００２０】
第１工程を経た電池電極４は、第一キャン６に沿った状態で、リチウム付与源９からリチウムの付与を受ける（第２工程）。リチウム付与源９は、例えば坩堝と坩堝内部に配置されたリチウムとから構成され、例えば、抵抗加熱装置、誘導加熱装置、電子ビーム加熱装置などの加熱装置（図示せず）により加熱され、リチウムが蒸発する。その際、リチウムを付与する量や範囲は、リチウムの加熱条件や、遮蔽板１０の隙間や遮蔽板１０とリチウム付与源９との距離などを適正化することでも調整可能である。
【００２１】
第２工程終了後、電池電極４が第二キャン７に沿った状態で、活物質付与源３１から第２活物質層が付与される（第３工程）。活物質付与源３１は、例えば坩堝と坩堝内部に配置された活物質とから構成され、例えば、抵抗加熱装置、誘導加熱装置、電子ビーム加熱装置などの加熱装置（図示せず）により加熱され、活物質が蒸発する。その際、活物質を付与する量や範囲は、遮蔽板１０の隙間や遮蔽板１０と活物質付与源３１との距離などを適正化することで調整可能である。また、活物質を付与する際に、酸素ガスまたは窒素ガスを供与することにより、活物質を酸素または窒素を含む化合物とすることも出来る。
【００２２】
第３工程終了後、電池電極４は巻き取りロール８に巻き取られる。なお、第１工程から第３工程までを単位工程として、複数回繰り返してもよい。
【００２３】
また、第２工程で付与されたリチウムは、電池電極４が第２工程終了後の最初の搬送ローラ５ａに達するまでに第１活物質層に吸蔵されていることが好ましい。
【００２４】
本実施の形態１の製造方法は、集電体上に活物質群より選ばれた少なくともいずれかを含む第１活物質層を設ける第１工程と、第１活物質層の上に真空プロセスでリチウムを付与する第２工程と、リチウムを付与された第１活物質層の上に、活物質群より選ばれた少なくともいずれかを含む第２活物質層を設ける第３工程と、を含むことを特徴としている。この製造方法により、不可逆容量を軽減するために第１活物質層の上に付与されたリチウムは、第１活物質層に完全に吸蔵される前であっても、また付与されたリチウムが過剰であり第１活物質層の上に析出したとしても、さらにその上から第２活物質層が形成されるので、負極の表面には過剰なリチウムが存在することはない。従って、不可逆容量を軽減するとともに、局部的な過剰リチウムの付与を防止することで、電池性能、特にサイクル特性を向上することができる負極を容易に製造することが出来る。また、長尺の集電体上に形成された負極活物質層を移動させながら、リチウムを連続的に付与する連続生産も可能となる。
【００２５】
また、本発明の負極は、長尺の集電体に形成された負極活物質層を有する電池電極を巻き取り走行する工程を備えた装置を用いて作製される場合が多い。このような装置の場合、走行速度のムラなどのプロセス変動が存在するため、そのプロセス変動に起因してリチウム付着量の分布が面内で生じ、その結果として部分的に過剰なリチウムが付与される場合がある。リチウムの付与量が活物質層の有する不可逆容量に対して少ない場合には、付与されたリチウムが全て活物質層に吸蔵されるので部分的なリチウム析出は起きない。しかしリチウム付与量が多くなると部分的に過剰なリチウムが付与されることになり、その結果リチウムの析出が発生する。このような状況は、極板を巻き取り走行する工程の精度および活物質とリチウムの反応性にもよるが、リチウムの析出はおおむね不可逆容量の８０％以上のリチウムを付与した場合に発生する。そのため、第２工程で付与するリチウムの量に相当する第１電気量は、第１活物質層の有する第１不可逆容量と第２活物質層の有する第２不可逆容量との総和に対して、８０％以上１００％以下であることが好ましい。不可逆容量がほぼ１００％補充された、リチウム析出のない負極が得られるからである。
【００２６】
第一活物質層と第二活物質層とは、ケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物からなる群より選ばれた少なくともいずれかであれば、同じ活物質でもよいし、異なってもよい。中でもＳｉやＳｎの酸化物系材料は不可逆容量の度合いが初回充電容量に対して例えば５〜７０％と大きいため、リチウム付与量が多く必要となる。そのため面内でのリチウムの分布ムラが大きくなる傾向がある。従って本発明の製造方法による改善度合いが顕著である。
【００２７】
リチウムとの反応性の観点からは、活物質は非晶質または低結晶性であることが好ましい。ここでいう低結晶性とは、結晶粒の粒径が５０ｎｍ以下の領域を言う。なお結晶粒の粒径は、Ｘ線回折分析で得られる回折像の中で最も強度の大きなピークの半価幅から、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式によって算出される。また非晶質とは、Ｘ線回折分析で得られる回折像において、２θ＝１５°〜４０°の範囲にブロードなピークを有することを言う。
【００２８】
第一活物質層と第二活物質層との割合は特に制限はないが、反応性の高いリチウムをなるべく金属状態にしないという観点から、第一活物質層の割合は８０％以上が好ましい。
【００２９】
リチウムの析出は不可逆容量の９２％以上を付与した場合に特に顕著になることから、第３工程に続いて、さらにリチウムを付与する第４工程を有していてもよい。その場合について、以下に説明する。
【００３０】
（実施の形態２）
図２は、本実施の形態２における負極の製造方法の別の例を示す模式図である。本実施の形態２における製造法は、前述した第４工程を有する点を除いて、実施の形態１における製造法と同様である。
【００３１】
図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用いる。図２において、真空槽２の内部は排気ポンプ１で排気されている。真空層２中で巻き出しロール３から巻き出された長尺の電池電極４は、搬送ローラ５および円筒状の第一キャン６、第二キャン７および第三キャン３２の周面に沿って走行し、巻き取りロール８に巻き取られる。電池電極４は、集電体上に活物質群から選ばれた少なくともいずれかを含む第１活物質層（図示せず）が予め形成されている（第１工程）。第１活物質層は、集電体の第一キャン６と接する面と対向する面に形成されていればよいが、集電体の第一キャン６と接する面に形成されていてもよい。
【００３２】
第１工程を経た電池電極４は、第一キャン６に沿った状態で、リチウム付与源９からリチウムの付与を受ける（第２工程）。第２工程終了後、電池電極４が第二キャン７に沿った状態で、活物質付与源３１から第２活物質層が付与される（第３工程）。第３工程終了後、電池電極４が第三キャン３２に沿った状態で、リチウム付与源９ａからリチウムの付与を受ける（第４工程）。第４工程終了後、電池電極４は巻き取りロール８に巻き取られる。第１工程から第３工程までは、図１で説明した工程と同様であり、第４工程は第２工程と同様であるので、説明を省略する。なお、第１工程から第３工程までもしくは第４工程までを単位工程として、複数回繰り返してもよい。
【００３３】
第２工程で付与するリチウムの量に相当する第１電気量と第４工程で付与するリチウムの量に相当する第２電気量との総和は、第１活物質層の有する第１不可逆容量と第２活物質層の有する第２不可逆容量との総和に対して、８０％以上、１００％以下であることが好ましい。第２工程と第４工程でのリチウムの付与量の比率は任意であるが、第２工程においては第１不可逆容量の１００％を付与し、残りを第４工程で付与するのが、第１活物質層内へのリチウム反応性向上という観点から好ましい。
【００３４】
なお、第２工程で付与されたリチウムは、電池電極４が第２工程終了後の最初の搬送ローラ５ａに達するまでに第１活物質層に吸蔵されていることが好ましい。また、第４工程で付与されたリチウムは、電池電極４が第４工程終了後の最初の搬送ローラ５ｂに達するまでに第２活物質層に吸蔵されていることが好ましい。
【００３５】
また、第３工程の第２の負極活物質付与は、余剰リチウムの不用意な反応を防ぐために第２工程のリチウム付与の後、真空を破壊せずに行うことが望ましいが、必ずしもこの限りではない。
【００３６】
以上の各実施の形態において、各搬送ローラ５、５ａおよび５ｂは、リチウムと合金化しない材料で構成することが望ましい。これによって未反応なリチウムが存在した場合でも、そのリチウムがローラと反応し、ローラが汚染されたり、ローラと極板が接着されて走行不良になることを防止できるからである。リチウムと合金化しない材料であればどのようなものでもよいが、ローラ形状やローラ表面層への加工容易性、更にコストの観点から、銅、ニッケル、クロム、ステンレス、またはフッ素あるいは含フッ素樹脂からなる材料を用いることが望ましい。これらの材料を極板と接触する部分で用いると、その部分でのリチウムとの反応を防止して、極板の安定な走行を確保することができる。
【００３７】
本発明で使用できる集電体としては、銅、ニッケルなどを含むシート状の金属箔を用いることが出来る。強度、電池としての体積効率、および取り扱いの容易性などの観点から箔の厚みは４〜３０μｍが好ましく、より好ましくは５〜１０μｍである。箔の表面は平滑であってもよいが、活物質層との付着強度を高めるために、Ｒａ＝０．１〜４μｍ程度の凹凸箔を用いることも出来る。箔の凹凸は活物質層を構成する粒子間に空隙を形成する効果を併せ持つ。付着力、コストなどの点から、より好ましくはＲａ＝０．４〜２．５である。
【００３８】
第１活物質層を形成する手法は錬合、塗工、プレスの各工程を有するウェットプロセス、または蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などのドライプロセスを用いることができる。  活物質層をウェットプロセスで形成するには、負極活物質粒子に結着剤や導電補助剤を適宜混合してペーストを作り、これをドクターブレード方などにより適当な厚さに塗布、乾燥する。その後必要に応じてプレスを行う。使用される負極活物質粒子は、一般的に０．１μｍ以上５０μｍ以下の粒径を持つ。また結着剤は集電体と、負極活物質とを結合する接着力を有し、かつ電池が動作する電位範囲において電気化学的に不活性であればよい。例えば、スチレン−ブチレン共重合ゴム、ポリフッ化ビニリデン、ポリ４フッ化エチレン、カルボキシメチルセルロースなどを単独あるいは複数を組み合わせて用いる。導電補助剤には、黒鉛またはカーボンブラックまたはカーボンナノチューブなどを代表とする炭素を主とするものが用いられる。
【００３９】
第１活物質層をドライプロセスで形成する場合は蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などを用いることが出来るが、中でも蒸着法が、効率的に活物質層を形成する観点から特に望ましい。蒸着法は電子ビーム蒸着を用いても良く、抵抗加熱蒸着を行っても良い。ＳｉやＳｎの酸化物や窒化物の蒸着を行う場合には酸化物や窒化物を蒸発材料として用いてもよく、また、ＳｉやＳｎを蒸発させながら酸素ガスや窒素ガス、またはこれらガスをイオン化あるいはラジカル化したものを差し向けることによって反応蒸着を行っても良い。
【００４０】
第２工程あるいは第４工程で行うリチウム付与方法としては、薄膜プロセスを用いることが望ましい。その中でも高速でリチウム付与が可能であるので真空蒸着法が望ましい。薄膜プロセスを用いることにより、負極板上にリチウムを精度よく薄く均一に付与することができる。その結果リチウムの偏在を減少することができるので、リチウムの付与を不可逆容量の１００％まで行うことが可能となる。リチウムの高い活性を考えると、これら一連のプロセスを全て真空中で連続して行うことが望ましい。
【００４１】
リチウムの付与時あるいは付与後に活物質層との反応を促進するために極板を加熱しても良い。極板の加熱は、例えば図１および図２に示した加熱手段３０を用いて行えばよい。特に実施の形態２においては、第４工程で付与されたリチウムが、活物質層に十分に吸蔵されないままで巻き取りを行うと、裏面へのリチウム転写が起きるからである。負極活物質層に付与したリチウムは巻き取りまでに反応を終えることが重要であり、リチウムの付与後巻き取りまでの時間が長いほど、また極板温度が高いほど、リチウムと負極活物質の反応は完全となる。加熱手段３０としては特に限定されないが、例えばヒーター加熱、光加熱、誘導加熱その他の方法が利用可能である。
【００４２】
（実施の形態３）
以上の各実施の形態に示した手法により得られた負極を用いた電池について、図を参照しながら説明する。
【００４３】
図３は本発明にかかる電池の一例を示す概略断面図である。図３において、所定の大きさに作製された正極１１の集電体に、例えばアルミニウム製の正極リード１４の一端が接続されている。実施の形態１または２に示した手法により得られた負極１２の集電体には、例えばニッケル製の負極リード１５の一端が接続されている。正極１１と負極１２とを、両極板より幅広なセパレータ１３を介して捲回することで、極板群２０を構成できる。セパレータ１３としては、例えば厚さ２０μｍのポリエチレン樹脂製微多孔フィルムが適用可能であるが、これに限定されるものではない。
【００４４】
得られた極板群２０は、例えば露点温度が−６０℃のドライ雰囲気において６０℃真空乾燥を１０時間行い、極板群２０中に含まれる水分を追い出す。事前にセパレータ１３および他の電池部材についても乾燥を充分に行い、電池中に持ち込む水分を低減させることが好ましい。極板群の外面はセパレータ１３で介装する。この極板群２０は、その上下に、それぞれ上部絶縁リング１６および下部絶縁リング１７を配して、例えば鉄製で表面がニッケルめっきされた電池缶１８の内空間に収容される。
【００４５】
極板群には、非水電解質（図示せず）が含浸される。正極リード１４の他端は、周縁に絶縁パッキン２１が配された封口板１９の裏面に溶接される。負極リード１５の他端は、電池缶１８の内底面に溶接される。電池缶１８の開口を、封口板１９で塞ぐことにより、円筒型のリチウムイオン二次電池が作製できる。なお非水電解質には、例えばエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容積比１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解した非水電解質溶液を用いることが出来るが、これに限定されるものではない。
【００４６】
正極１１に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出可能なＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４などが適用できるがこれらに限定されるものではない。
【００４７】
本発明は、円筒型、扁平型、コイン型、角形等の様々な形状の非水電解質二次電池に適用可能であり、電池の形状は特に限定されない。本発明は、金属製の電池缶やラミネートフィルム製のケースに、電池電極、電解液等の発電要素を収容した電池を含め、様々な封止形態の電池に適用可能であり、電池の封止形態は特に限定されない。
【００４８】
このように本発明によれば、理論的にはイオンを多く吸収あるいは放出できるが不可逆容量の大きな、例えばＳｉやＳｎなどの金属、あるいは酸化物、窒化物の活物質材料を活用することを可能としている。
【００４９】
なお、本発明の負極および電池の製造方法は、本発明の活物質に限定されるものではなく、不可逆容量の大きな活物質材料全般に適用可能である。また、リチウムイオン二次電池以外の電池や、不可逆反応に伴う課題を有する極板に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、不可逆容量の程度が大きい活物質のエネルギー密度を有効に引き出すための極板および電池の製造方法を提供するものである。本発明の製造方法により得られる極板は電池産業分野に限らず、電気化学素子全般への応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１における極板の製造方法を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態２における極板の製造方法を示す模式図
【図３】本発明の実施の形態３における電池を示す概略断面図
【符号の説明】
【００５２】
１  排気ポンプ
２  真空槽
３  巻き出しロール
４  電池電極
５  搬送ローラ
６  第一キャン
７  第二キャン
８  巻き取りロール
９、９ａ  リチウム付与源
１０  遮蔽板
１１  正極
１２  負極
１３  セパレータ
１４  正極リード
１５  負極リード
１６  上部絶縁リング
１７  下部絶縁リング
１８  電池缶
１９  封口板
２０  極板群
２１  絶縁パッキン
３０  加熱手段
３１  負極活物質付与源
３２  第三キャン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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